一種簡易等靜壓裝置及其應用的製作方法

2023-04-29 14:49:01 4

專利名稱：一種簡易等靜壓裝置及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種簡易等靜壓裝置及其應用，尤其是製備醫用模塑件和修復塑料製品的等靜壓裝置和應用。
背景技術：
等靜壓是發展於粉末冶金領域的一種技術。這項技術的優點在於製件密度高、密度分布均勻；能製造長徑比較大的製件；能生產形狀複雜和近淨形狀的零件；有利於處理有毒材料等。由於它克服了機械壓力成型等傳統粉末冶金方法所存在的壓力不均和由此引起的產品性能不均等問題，因此在材料粘結、粉末冶金、粉料成型、鑄件處理等領域得到了廣泛應用。但由於一般的等靜壓裝置往往設備昂貴、體積龐大，使等靜壓技術特別是熱等靜壓技術的應用受到很大限制。
傳統的塑料假牙製作多採用熱反應成型法，包括陽模陰模轉換、塑料單體合成、雕刻及拋光等步驟。這種方法存在的明顯不足在於假牙的強度不高、後處理工序複雜、部分特殊結構難以實現。用注塑等方法製備某些形狀複雜的製件時，同樣存在模具成本高昂、充模不均及產品質量粗糙等問題。採用等靜壓方法，有望克服這些不足，製備優質產品。
很多熱塑性塑料，在儲存以及使用過程中，由於應力以及環境的影響，往往會在表面出現「應力發白」現象或類似陶器表面的肉眼可見的力學裂紋，稱為銀紋。銀紋在較大的外力作用下可能發展成裂縫，最終使材料發生斷裂和破壞。銀紋的發展通常是一個可逆的過程，在壓力下或者是升溫到玻璃化溫度之後，由於高分子主鏈活動能力的提高，銀紋會回縮甚至消失。而在適當升溫的條件下對製品施加等靜壓力，既不會破壞材料的原有形狀和結構，又容易消除材料內部銀紋或孔隙等微缺陷，從而使產品或元件恢復正常使用。

發明內容
本發明的目的是提供一種適用於製備醫用模塑件和修復塑料製品的簡易等靜壓裝置及其應用。
本發明的簡易等靜壓裝置，包括由殼體和活塞構成的密閉容腔，容腔內設有懸臂式支架和電加熱裝置，電加熱裝置的加熱纜引出殼體與溫控儀相連，在活塞與殼體內壁的接觸面上設有密封件，活塞上設有進氣閥門和排氣閥門，殼體或活塞上固定有溫度傳感器和壓力傳感器，溫度傳感器和壓力傳感器的信號線引出殼體與計算機相連。
本發明裝置用於製備塑料假牙、人工關節、人造骨頭等醫用模塑件時，用粘土或者高粘矽橡膠為印模材料，採用熱固性塑料或熱塑性彈性樹脂作材料做成型胚，用乳膠層包裹模具並懸於等靜壓裝置中的支架上，向密閉容腔內填充壓力介質，介質可以是矽油、蓖麻油、液體石蠟、空氣、氮氣等，由材料萬能試驗機從外部推動活塞並通過介質對模具施加均勻壓力，產品初成型後被取出模具，然後將初成品重新固定到等靜壓裝置中支架上，由溫控儀表控制電加熱裝置對介質進行加熱，通過壓力和溫度傳感器的信號反饋由電腦程式控制所需的溫度和壓力條件，在加熱加壓條件下固化，一步成型。對於製品中的腔體或孔隙結構，用耐高溫或低熔點材料填充，在成型後利用物理方法或升溫熔融去除，還可在醫用材料的腔體中直接包埋藥材。經由此法製得的產品外表美觀、緻密耐用、生物相容性好，且內含貯藥腔體，輕便、防臭。
本發明裝置應用於修復疲勞損傷的塑料製品時，採用空氣為壓力介質，將待修復塑料製品懸掛於等靜壓裝置中的支架上，適當升溫後由壓機或材料試驗機施加外壓並保載一定時間即可。由材料萬能試驗機從外部推動活塞並改變介質壓力，由溫控儀表和電加熱裝置調節介質溫度，通過壓力和溫度傳感器的信號反饋由電腦程式控制所需的溫度和壓力條件。由此可消除材料內部銀紋或孔隙等微缺陷，使塑料製品恢復正常。相比其它特別設計的專用壓力容器，本發明所涉及裝置既簡潔又易清洗。
本發明裝置結構緊湊，用簡單的柱塞結構實現了冷等靜壓和溫等靜壓的全部功能，可用於批量生產一些緻密、美觀的塑料、石膏和瓷粉製品，並可修復某些製品的內部缺陷延長其使用壽命，同時由於其能夠線性加載和升降溫的特點，進一步擴展了等靜壓技術的應用領域。


圖1為本發明所述簡易等靜壓裝置的結構示意圖。
具體實施例方式
參照圖1，本發明的簡易等靜壓裝置包括由殼體1和活塞2構成的密閉容腔，殼體1可以是整體結構，或者如圖所示由底座5和無縫鋼管螺紋聯接組成，並在接觸面上設置橡膠O型密封圈6。容腔內設置有懸臂式支架9和電加熱裝置8，電加熱裝置8的加熱纜引出殼體與溫控儀7相連，在活塞2與殼體內壁的接觸面上設有密封件10，密封件一般由嵌於活塞2周向槽中的O型密封圈和支承環組成。在活塞杆上裝有拉環12，方便裝卸活塞。活塞2上設有進氣閥門11和排氣閥門14。圖示具體實例中，在殼體外包有隔熱套3防止散熱過快，殼體或活塞上分別固定壓力傳感器4和溫度傳感器13，溫度傳感器和壓力傳感器的信號線引出殼體1與計算機相連。
實施例1生產塑料假牙、人工關節或人造骨頭等醫用模塑件。
製作假牙時，用粘土或者高粘矽橡膠為印模材料，獲得所需假牙、牙冠、嵌體甚至牙託的模腔，模具的外形為球體或橢球體，將熱固性塑料或熱塑性彈性樹脂模塑粉(如氨基塑料或酚醛塑料等)堆滿模腔，在模具外覆上乳膠層。基託部分選用合金材料過渡，牙體內部做成中空結構，內藏防腐及營養供給藥物。將模具懸於等靜壓裝置中的支架上，向密閉容腔內填充壓力介質，介質可以是矽油、蓖麻油、液體石蠟、空氣或氮氣，由材料萬能試驗機從外部推動活塞改變介質壓力，由溫控儀表和電加熱裝置調節介質溫度，通過壓力和溫度傳感器的信號反饋由電腦程式控制所需的溫度和壓力條件，用等靜壓法成型牙胚。取下乳膠包套，從模具中取出牙胚，在表面逐層塗覆中間色的塑料粉末作過渡，並在最外層塗覆生活活性材料。再次置入密閉容腔並固定在支架上，二次(三次)等靜壓成型，然後在升溫條件下固化，一步成型。對於製品中的腔體或孔隙結構，用耐高溫或低熔點材料填充，在成型後利用物理方法或升溫熔融去除，比如用蠟進行填充並利用蠟的低熔點特性在成型後洗去。
用類似的方法可實現等靜壓製備人工關節和人造骨頭。材料可選用高強樹脂，也可以是鈦合金材料，連結處及內部孔腔填充柔韌性好的高分子材料，表面塗覆生物相容物質。
實施例2修復疲勞損傷的塑料製品和元器件。
本發明裝置用於修復多種受疲勞損傷的塑料製品，包括塑料瓶、瓶蓋、塑料齒輪、塑料軸承、旋轉軸甚至假牙等製品。修復工序十分簡單，採用空氣為壓力介質，將製品懸掛於等靜壓裝置中的支架上，升溫至製品材料的玻璃化溫度左右，然後通過壓機或材料試驗機施加外壓並保載一定時間即可。由溫控儀表和電加熱裝置調節介質溫度，通過壓力和溫度傳感器的信號反饋由電腦程式控制所需的溫度和壓力條件。
權利要求
1.一種簡易等靜壓裝置，其特徵在於包括由殼體(1)和活塞(2)構成的密閉容腔，容腔內設有懸臂式支架(9)和電加熱裝置(8)，電加熱裝置(8)的加熱纜引出殼體與溫控儀(7)相連，在活塞(2)與殼體內壁的接觸面上設有密封件(10)，活塞(2)上設有進氣閥門(11)和排氣閥門(14)，殼體或活塞上固定有溫度傳感器(13)和壓力傳感器(4)，溫度傳感器和壓力傳感器的信號線引出殼體(1)與計算機相連。
2.根據權利要求1所述的簡易等靜壓裝置，其特徵在於殼體(1)由底座(5)和無縫鋼管螺紋聯接組成，並在接觸面上設有橡膠O型密封圈(6)。
3.根據權利要求1所述的簡易等靜壓裝置，其特徵在於密封件(10)由嵌於活塞(2)周向槽中的O型密封圈和支承環組成。
4.根據權利要求1所述的簡易等靜壓裝置，其特徵在於在活塞杆上裝有拉環(12)。
5.根據權利要求1所述的簡易等靜壓裝置，其特徵是在殼體外包有隔熱套(3)。
6.權利要求1所述的簡易等靜壓裝置，其特徵是在製備假牙、人工關節和人造骨頭醫用模塑件中的應用。
7.權利要求1所述的簡易等靜壓裝置，其特徵是在修復受到疲勞損傷的塑料製品中的應用。
全文摘要
本發明公開的簡易等靜壓裝置，包括由殼體和活塞構成的密閉容腔，容腔內設有懸臂式支架和電加熱裝置，電加熱裝置的加熱纜引出殼體與溫控儀相連，在活塞與殼體內壁的接觸面上設有密封件，活塞上設有進氣閥門和排氣閥門，殼體或活塞上固定有溫度傳感器和壓力傳感器，溫度傳感器和壓力傳感器的信號線引出殼體與計算機相連。本發明裝置結構緊湊，用簡單的柱塞結構實現了冷等靜壓和溫等靜壓的全部功能，可用於批量生產一些緻密、美觀的塑料、石膏和瓷粉製品，並可修復某些製品的內部缺陷延長其使用壽命，同時由於其能夠線性加載和升降溫的特點，進一步擴展了等靜壓技術的應用領域。
文檔編號B30B15/34GK1772467SQ200510061498
公開日2006年5月17日 申請日期2005年11月9日 優先權日2005年11月9日
發明者宋義虎, 周劍鋒, 鄭強, 徐文武, 王萬傑 申請人:浙江大學